一种备用电池欠压管理电路及方法与流程

[0001]
本发明涉及备用电池管理技术领域，特别是一种备用电池欠压管理电路及方法。


背景技术：

[0002]
目前大部分车载终端都具有备用电池供电功能，可靠的备用电池欠压管理既可保证主电源断电后核心模块稳定工作，又能有效防止备用电池欠压造成的电池损坏。因此备用电池欠压管理系统的可靠性关系重大。现有的检测法在休眠模式下，对备用电池电量的检测并非实时的，需使用rtc定时唤醒检测。一方面增加了待机功耗；第二方面增加软件的开发难度；第三方面在相邻两次欠压检测之间，电池可能已经欠压，车载终端的部分功能模块(如通讯模块)将异常关机，此时外部电源上电，将造成开机时序错误，导致无法及时开机，或无法开机。此外，现有的检测法无法滤除负载波动引起的备用电池电压波动，造成误判断。


技术实现要素：

[0003]
本发明的主要目的在于提出一种备用电池欠压管理电路及方法，能够准确及时地检测到备用电池是否欠压，并执行相应的动作以关闭或开启备用电池。
[0004]
本发明采用如下技术方案：
[0005]
一方面，一种备用电池欠压管理电路，包括：mcu电路、或门电路、电池电压检测电路、电阻分压电路和开关电路；
[0006]
所述mcu电路，包括第一输出端和第二输出端；所述mcu电路根据车载终端的工作状态和/或检测到的备用电池电量对所述第一输出端和所述第二输出端进行高低电平设置；
[0007]
所述或门电路，包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述或门电路的第一输入端与所述mcu电路的第一输出端相连接；所述或门电路的第二输入端与所述电池电压检测电路的电压检测输出端相连接；所述或门电路的输出端与所述开关电路相连接；
[0008]
所述电池电压检测电路，其下行阈值输入端与备用电池相连接；其电源输入端与所述mcu电路的第二输出端相连接；其电压检测输出端与所述或门电路的第二输入端相连接；
[0009]
所述电阻分压电路，设置在所述备用电池和所述mcu电路之间，当车载终端不为休眠状态时，所述mcu电路对所述电阻分压电路的输出进行检测；
[0010]
所述开关电路，设置在所述或门电路和备用电池之间，通过所述或门电路控制是否为所述mcu供电。
[0011]
优选的，所述或门电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的阳极与所述mcu电路相连接，所述第二二极管的阳极与所述电池电压检测电路相连接；所述第一二极管的阴极、第二二极管的阴极均与所述开关电路相连接。
[0012]
优选的，所述电池电压检测电路包括一电池电压检测芯片；所述电池电压检测芯
片的下行阈值输入端通过第二电阻与备用电池相连接，其电源输入端与所述mcu电路的第二输出端相连接；其电压检测输出端与所述或门电路的第二输入端相连接.
[0013]
优选的，所述电池电压检测电路包括一滤波电路；所述滤波电路通过第二电阻和第三电阻与所述备用电池相连接；所述滤波电路包括并联的第四电阻和第一电容。
[0014]
优选的，所述电阻分压电路包括第五电阻、第六电阻和第二电容；所述第五电阻一端与所述备用电池相连接，另一端与所述第六电阻的一端、第二电容的一端和mcu电路的输入端分别相连接；所述第六电阻和所述第二电容并联。
[0015]
优选的，所述开关电路包括一三极管；所述三极管的基极与所述或门电路的输出端相连接；所述三极管的发射极接地；所述三极管的集电极通过第一电阻与所述备用电池相连接。
[0016]
优选的，所述开关电路还包括一mos管；所述mos管的栅极与所述三极管的集电极相连接；所述mos管的源极与所述备用电池相连接；所述mos管的漏极与所述mcu电路相连接。
[0017]
另一方面，本发明一种备用电池欠压管理方法，基于所述的备用电池欠压管理电路，包括：
[0018]
s101，车载终端启动备用电池供电，mcu电路控制第一输出端和第二输出端输出高电平；
[0019]
s102，所述mcu电路判断车载终端是否满足休眠条件，如果是，执行s103，否则，执行s106；
[0020]
s103，所述mcu电路控制第一输出端输出低电平，控制车载终端休眠；
[0021]
s104，所述mcu电路判断车载终端是否满足唤醒条件，如果是，返回s101，否则，执行s105；
[0022]
s105，判断备用电池电压是否低于电池电压检测电路的阈值，如果是，所述或门电路输出低电平，关闭备用电池供电，否则，返回s104；
[0023]
s106，所述mcu电路检测所述电阻分压电路的输出电压，判断在预设时间内所述输出电压是否持续低于预设值，如果不是，返回s102，否知，执行s107；
[0024]
s107，所述mcu电路控制第一输出端和第二输出端输出低电平，所述或门电路输出低电平，关闭备用电池供电。
[0025]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0026]
本发明一种备用电池欠压管理电路及方法，在车载终端全功能运行时通过软件检测方式管理备用电池，可以有效滤除负载波动导致的电压波动。在休眠模式下，使用电压比较器控制备用电池的开关，有效降低待机功耗，且休眠模式下负载功耗基本没有波动，不会造成误判。
[0027]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。
[0028]
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0029]
图1为本发明一种备用电池欠压管理电路的结构框图；
[0030]
图2为本发明一种备用电池欠压管理电路的电路图；
[0031]
图3为本发明一种备用电池欠压管理方法的流程图。
具体实施方式
[0032]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
[0033]
参见图1和图2所示，本发明一种备用电池欠压管理电路，包括：mcu电路10、或门电路20、电池电压检测电路30、电阻分压电路40和开关电路50；
[0034]
所述mcu电路10，包括第一输出端gpio1和第二输出端gpio2；所述mcu电路10根据车载终端的工作状态和/或检测到的备用电池电量对所述第一输出端gpio1和所述第二输出端gpio2进行高低电平设置；
[0035]
所述或门电路20，包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述或门电路20的第一输入端与所述mcu电路10的第一输出端gpio1相连接；所述或门电路20的第二输入端与所述电池电压检测电路30的电压检测输出端相连接；所述或门电路20的输出端与所述开关电路50相连接；
[0036]
所述电池电压检测电路30，其下行阈值输入端与备用电池相连接；其电源输入端与所述mcu电路10的第二输出端gpio2相连接；其电压检测输出端与所述或门电路20的第二输入端相连接；
[0037]
所述电阻分压电路40，设置在所述备用电池和所述mcu电路10之间，当车载终端不为休眠状态时，所述mcu电路10对所述电阻分压电路40的输出进行检测；
[0038]
所述开关电路50，设置在所述或门电路20和备用电池之间，通过所述或门电路20控制是否为所述mcu供电。
[0039]
本发明一种备用电池欠压管理电路，结合了软件检测电池电量与硬件电压比较器检测的方式的优点，由于电压比较器的功耗极低，直接通过mcu电路的第二输出端gpio2供电，在mcu电路正常工作时，开启第一输出端gpio1和第二输出端gpio2，通过软件方式检测备用电池电量，由于或门电路的存在，此时第一输出端gpio1主导备用电池开启，备用电池欠压时，第一输出端gpio1和第二输出端gpio2同时关闭，可以有效滤除负载波动导致的电压波动。在休眠模式下，关闭第一输出端gpio1，保持第二输出端gpio2开启，使用电压比较器控制备用电池的开关，能有效降低待机功耗，降低软件开发难度，且休眠模式下负载功耗基本没有波动，不会造成误判。
[0040]
具体的，主电源正常工作时，汽车电瓶为车载终端提供dc-dc电源，所述dc-dc电源通过低压差线性稳压器ldo为mcu电路提供电源。主电源关闭时，启动备用电池供电，备用电池未欠压时，第二输出端gpio2处于持续开启状态，第一输出端gpio1在正常工作时开启，休眠时关闭。备用电池欠压时，若处于正常工作状态，则同时关闭第一输出端gpio1和第二输出端gpio2，若处于休眠状态，则电压比较器将自行关闭电池，无需软件操作。
[0041]
通过此控制逻辑，可以简化控制流程，降低软件开发量。
[0042]
进一步的，所述或门电路20包括第一二极管d1和第二二极管d2；所述第一二极管
d1的阳极与所述mcu电路10的第一输出端gpio1相连接，所述第二二极管d2的阳极与所述电池电压检测电路30的电压检测输出端相连接；所述第一二极管d1的阴极、第二二极管d2的阴极均与所述开关电路50相连接。当所述mcu电路10的第一输出端gpio1和所述电池电压检测电路30的电压检测输出端中的任意一个输出高电平时，备用电池打开。
[0043]
所述电池电压检测电路30包括一电池电压检测芯片u1；所述电池电压检测芯片u1的下行阈值输入端fth通过第二电阻r2与备用电池battary相连接，其电源输入端vcc与所述mcu电路10的第二输出端gpio2相连接；其电压检测输出端与所述或门电路20的第二输入端相连接。
[0044]
所述电池电压检测电路30还包括一滤波电路；所述滤波电路通过第二电阻r2和第三电阻r3与所述备用电池battary相连接；所述滤波电路包括并联的第四电阻r4和第一电容c1。具体的，通过第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4设定备用电池的关闭电压，所述第一电容c1用于滤波。
[0045]
所述电阻分压电路40包括第五电阻r5、第六电阻r6和第二电容c2；所述第五电阻r5一端与所述备用电池battary相连接，另一端与所述第六电阻r6的一端、第二电容c2的一端和mcu电路10的输入端adc分别相连接；所述第六电阻r6和所述第二电容c2并联。其中，所述第五电阻r5和第六电阻r6用于电阻分压，所述第二电容c2用于滤波。
[0046]
所述开关电路50包括一三极管q1；所述三极管q1的基极与所述或门电路20的输出端相连接；所述三极管q1的发射极接地；所述三极管q1的集电极通过第一电阻r1与所述备用电池相连接。其中，所述三极管q1的基极为高电平时打开备用电池，所述三极管q1的基极为低电平时关闭备用电池。
[0047]
所述开关电路50还包括一mos管q2；所述mos管q2的栅极与所述三极管q1的集电极相连接；所述mos管q2的源极与所述备用电池battary相连接；所述mos管q2的漏极通过第三二极管d3与所述mcu电路10相连接。mos管q2的是开关电路中的电源通道，mos管q2导通时，备用电池给mcu电路10供电。三极管q1用来控制mos管q2的导通。
[0048]
另一方面，参见图3所示，本发明一种备用电池欠压管理方法，基于所述的备用电池欠压管理电路，包括：
[0049]
s101，车载终端启动备用电池供电，mcu电路10控制第一输出端gpio1和第二输出端gpio2输出高电平；
[0050]
s102，所述mcu电路10判断车载终端是否满足休眠条件，如果是，执行s103，否则，执行s106；
[0051]
s103，所述mcu电路10控制第一输出端gpio1输出低电平，控制车载终端休眠；
[0052]
s104，所述mcu电路10判断车载终端是否满足唤醒条件，如果是，返回s101，否则，执行s105；
[0053]
s105，判断备用电池电压是否低于电池电压检测电路30的阈值，如果是，所述或门电路20输出低电平，关闭备用电池供电，否则，返回s104；
[0054]
s106，所述mcu电路10检测所述电阻分压电路40的输出电压，判断在预设时间内所述输出电压是否持续低于预设值，如果不是，返回s102，否知，执行s107；
[0055]
s107，所述mcu电路10控制第一输出端gpio1和第二输出端gpio2输出低电平，所述
或门电路20输出低电平，关闭备用电池供电。
[0056]
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。